神农架林区景观格局时空演变及其驱动力分析

  目的  20世纪90年代以来神农架林区森林保护工程陆续实施,使得神农架林区景观格局发生显著变化。需要分析这些变化及其驱动机制,以探究保护工作成效,同时为林区未来生态环境保护与土地合理利用对策的制定提供参考。  方法  在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术支持下,以神农架林区为研究对象,选取1996、2007、2018年共3个不同时期的遥感影像为数据源,利用土地利用转移矩阵、景观格局分布重心模型与景观格局指数,定量分析了神农架林区1996?2018年景观格局的时空演变特征及驱动力。  结果  1996?2018年,林地与水域景观处于稳定向好状态,林地是研究区最主要的用地类型,占林区总面积的90%以上;草地与耕地面积总体呈减少趋势,其他土地用地类型向建设用地转化的趋势较明显。神农架林区总体上景观破碎度有所降低,而东北部区域与中南部区域的破碎化程度加剧,景观多样性也随之呈现扩散趋势。经济、人口、政治等是引起景观格局变化的主导因素。  结论  神农架林区退耕还林等生态保护与恢复工程初见成效,景观格局总体趋于整合,局部破碎化加重而景观多样性有所增加,社会经济空间与生态空间相互融合;近年来神农架大力开发的旅游产业造成了人工斑块对自然景观的侵占,对林区生态安全产生威胁。图4表5参32     

基于土地利用结构变化的河南省碳排放时空格局及驱动力分析

河南省面临生态环境脆弱、生态承载力较低和碳排放基数较大等诸多问题,这给双碳战略的有效实施带来了挑战。本研究旨在系统研究河南省土地利用变化对碳排放量时空格局的影响,为政府制定低碳土地利用模式以及差异化的碳减排政策提供科学依据。基于2000—2020年河南省土地利用和能源消费数据,结合土地利用碳排放量方法和ArcGIS技术,本研究量化了河南省碳排放的时空格局分布,并借助地理探测器方法分析了河南省土地利用碳排放量空间分异的影响因素。结果表明：建设用地和耕地是河南省主要的碳源,林地则是主要的碳汇,碳吸收量占总吸收量的90%以上。总体上,河南省碳排放量呈现出先快速增长后缓慢下降的趋势,从2000年的3.367×107 t增长到2010年的7.337×107 t,增长率为118%;而在2010—2020年下降了5.247×106 t,下降率为7%。空间上,不同市域之间存在着显著的碳排放量水平差异,部分市域存在碳收支不平衡,且碳排放量远超碳吸收量。此外,城镇化水平、人口规模和建设用地占比对碳排放量产生显著影响,尤其是建设用地q值增长幅度最大,而人口规模q值在2020年最高。通过探究土地利用变化导致的碳排放量变化和空间格局变化以及碳排放格局的驱动力,对推动河南省土地利用方式向低碳化转变,制定有效的政策具有重大意义。     

广西农业现代化时空格局演进及驱动力研究

基于多指标综合评估模型测度2003~2014年广西14个地级市农业现代化发展水平,并采用SEDA和Tobit模型揭示其空间格局特征和驱动因素。结果显示:2003~2014年广西农业现代化水平呈逐年提升趋势,但区域发展不均衡;2010年后空间集聚效应不断增强,北部湾经济区逐步成为农业现代化的增长极;农业科技进步、劳动力资本投入、农机化投入量等对广西农业现代化进程影响较大。     

山东省农业化肥施用强度时空格局演变及驱动力分析

基于泰尔指数、探索性空间数据分析和空间计量模型等方法,从省域、地理区域和县域3个尺度探讨1995—2015年山东省农业化肥施用强度的区域差异、时空格局演变及主要驱动力。结果表明:1)山东省农业化肥施用总量和施用强度相对较高,变化趋势呈现出一定的阶段性特点;2)化肥施用强度最高的是鲁东地区,其次为鲁中和鲁西地区;化肥施用强度总差异呈波动性上升的态势,区域间差异是总差异的主要原因;3)山东省县域化肥施用强度空间分布不均衡,存在显著的正向空间相关性,空间集聚态势有所增强,烟台的大部分县(市)成为稳定性热点,济南、淄博、莱芜和聊城的大部分县(市)成为稳定性冷点;4)化肥施用强度受多种因素综合作用,农业纯收入具有显著的正向影响,农业生产结构、农民受教育程度、种植规模和测土配方施肥技术具有显著的负向影响,而人口数量和化肥价格无显著影响。未来应继续推广普及科学施肥技术,因地制宜制定政策,加快土地流转,加强农民教育培训。     

陕西渭河流域近15年土壤侵蚀时空变化分析

渭河流域土壤侵蚀与气候变化、生态保护与建设政策、城市扩张等人类活动密切相关,受到广泛关注。基于渭河流域DEM、土壤类型、2000—2014年渭河流域气象站点逐日降水数据及MODIS NDVI数据,采用修正通用土壤侵蚀方程(RUSLE)估算流域土壤侵蚀模数,并分析2000—2014年渭河流域土壤侵蚀时空变化特征。结果表明,渭河流域2000—2014年植被呈改善趋势,其中陕北丘陵沟壑区、渭北高原沟壑区NDVI增加明显,分别提高了28.4%、15.1%。2000—2014年渭河流域土壤侵蚀以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,共占总面积的61.47%;以2009年为拐点,之前微度侵蚀土壤面积呈增加趋势,而中度以上土壤侵蚀面积呈减少趋势,之后则完全相反。渭河流域不同地貌单元土壤侵蚀强度差异较大,渭河平原区以微度侵蚀为主,占该区域面积的80%以上;陕北丘陵沟壑区的中度及中度以上侵蚀强度的面积则占到了52.7%;渭北高原沟壑区以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,占该区域面积的61%;秦岭北坡山区年侵蚀性降雨量较大,以中度及中度以上土壤侵蚀为主,占该区域面积的71%。     

新疆农业碳排放空间演变与驱动力分析

农业碳排放与生态环境密切相关,探究农业碳排放空间演变及驱动力可为合理制定农业碳减排举措、早日实现“双碳”目标提供理论参考。采用探索性空间数据分析和空间计量模型等方法,从地理区域和市域尺度对2000—2020年新疆14个地州（市）农业碳排放空间演变及主要驱动力进行研究。结果表明：从地区差异来看,研究期内北疆地区农业碳排放呈先上升后下降趋势,南疆和东疆地区农业碳排放总体呈上升趋势;新疆农业碳排放的热点地区主要集中在伊犁、阿克苏和喀什,且农业碳排放量在700万吨以上的热点地区数量先增后减。从空间相关性来看,全局Moran’s I指数整体呈现波动上升趋势,各地州（市）农业碳排放空间相关性不断加强。从空间驱动力来看,耕地规模化程度、农业生产结构、农村用电量和农业生产效率是4个增排因素,城镇化水平是减排因素。     

农田生态系统碳排放时空格局及趋势分析

为探究农田生态系统碳排放演化趋势,制定合理的碳减排政策,以面板数据为依据,估算2007—2020年中国农田生态系统碳排放量及强度;运用空间自相关分析碳排放强度空间格局;建立GM(1,1)预测模型,对未来碳排放强度进行预测,并对预测结果进行空间自相关分析,以研究其发展趋势。结果表明:1)中国农田生态系统碳排放量在研究期间呈波动下降趋势,并于2013年达到峰值;2)碳排放强度总体呈下降趋势,表现为“北冷南热”的空间格局,未来将持续下降,由2020年的0.107 kg/yuan下降至2027年的0.054 kg/yuan,总体空间格局保持稳定,但热点区域扩大,冷点区域缩小。因此,为加快低碳农业发展,应根据地区差异,通过制定差异化农业管理策略,降低农田生态系统碳排放强度。     

近21年吴忠市植被覆盖时空变化及气候驱动力分析

基于Google Earth Engine(GEE)云计算平台,利用像元二分模型法计算得到了吴忠市2000—2020年年均植被覆盖度(FVC),同时获取了各年年均气温、年降水量数据,通过分析揭示了该市近21年植被覆盖度的时空变化特征,并进行了气候驱动力分析。结果表明,在时间上,近21年吴忠市植被覆盖度变化整体上呈稳中向好趋势,且该市已由低植被覆盖度地区转变为中植被覆盖度地区,各县级地区与全市整体变化情况基本相同。在空间上,全市植被覆盖度主要呈现南部增大而北部减小或不变的趋势;全市植被在全局呈集聚趋势。植被覆盖度与年降水量呈线性正相关,而气温对植被覆盖度影响不大。     

近5年广东省耕地质量时空格局

我国正处于人多地少、耕地资源相对不足的状况中,对经济高速发展、人口持续增长的广东省而言,耕地资源的情况更严峻。为对广东省十三五期间乃至以后科学有效管理和利用耕地资源、控制耕地面积与质量达到双平衡,完善全省耕地占用与补充的机制提供有价值的科学信息,因此根据广东省耕地质量试点经验和实际情况,并征求国家及省内专家意见,提出一套适用于广东省耕地质量分等定级的研究方法,通过该方法对广东省及各区域耕地质量等别进行评价并对时空格局特征进行具体定量分析。结果显示,广东省补充优等、高等、中等耕地面积与建设占用耕地面积相比,均净增加。十二五期间,广东省经济社会发展更快的区域耕地补充潜力不足,较落后的区域是各质量等别耕地净增加的主要贡献部分。十二五期间,广东省4个研究区在建设占用耕地中均以占用土地肥沃、地势平坦、质量较优的水田居多,而补充的耕地主要为质量较低的旱地。占优补劣的情况在广东省中广泛分布,情况较严峻。     

长江经济带农业碳排放时空特征及其驱动因素分析

为长江经济带农业碳减排政策的制定提供决策参考,从基于农业物资投入的农药、农膜、柴油、化肥、翻耕和灌溉等6个方面构建长江经济带农业碳排放体系,分析1996-2015年长江经济带农业碳排放总量的时序特征和2015年该区域11个省市农业碳排放量的空间特征,并利用改进的Kaya模型对1996—2015年农业碳排放的驱动因素进行分析。结果表明:1996-2015年长江经济带农业碳排放总量呈中速-高速-低速的阶段性上涨趋势;各地区间碳排放总量及强度差异悬殊,从碳排放总量角度看,上海市最低,安徽省最高;从碳排放强度看,贵州省最低,上海市最高;农业生产效率、农业劳动力和农业产业结构等因素的变化推动了农业碳减排。     

南岭4省农业碳排放测算及驱动力分析

南岭4省区(广东、广西、湖南、江西)自改革开放以来发展迅速,然而发展中环境问题也日渐突出。如何在发展经济的同时,兼顾生态环境的建设,实现可持续发展是目前学术热点之一。以农业物质(农村用电、农用柴油、化肥、农膜、农药)投入为基础数据,测算南岭4省1999—2012年的农业碳排放量。结果表明:农业碳排放总量变化分为高速增长阶段、波动增长阶段和缓慢增长阶段;农业碳排放强度呈波动性增长。此外,南岭4省农业碳排放总量的组成结构基本保持不变,区域地理特点和农业机械化对碳排放组成结构及总量有很大的影响,产业结构很大程度上决定了碳排放强度,人口总数对碳排放量影响最大。立足于当地的自然禀赋,着力打造各地特色的低碳农业;优化产业结构,大力发展第三产业;加强碳排放管理和考核,研究建立碳排放总量的控制制度,逐步实现碳排放强度和总量"双控",加快建立全国碳排放权交易市场是南岭4省农业减排的主要手段。     

福建省农业碳排放时空变化及其驱动因素

【目的】研究福建省农业碳排放时空动态变化规律及其驱动因素,为福建省农业实现低碳化发展提供理论依据。【方法】利用《福建统计年鉴》(1990-2016年)的农业生产数据对全省农业碳排放进行测算,运用地理信息系统(ArcGIS)对其空间变化规律进行分析,利用LMDI模型(对数平均迪式分解模型)对其驱动因素进行分解。【结果】1990-2016年间福建省的农业碳排放整体呈下降趋势,由598.32万t下降到546.49万t,年均下降0.35%。9个地级市农业碳排放量差异较大,其中南平市农业碳排放量最大,达到103.64万t;厦门市农业碳排放量最小,仅有5.29万t。从福建省农业碳排放的内部结构看,农用物资与农地利用所带来的碳排放为主要碳源,占农业碳排放总量的43.85%;其次是稻田甲烷所带来的碳排放,占比43.04%。在驱动因素方面,碳排放强度效应、就业结构效应和人口总数效应是全省农业碳排放下降的正向驱动因素,农业碳排放分别减少35.00万t、8.86万t和75.72万t;而农业收入效应是农业碳排放下降的负向驱动因素,农业碳排放增加了40.45万t。【结论】近年来福建省农业碳排放量整体减少,未来还可进一步采取措施,有效促进农业碳减排和低碳农业发展。     

松辽分水岭隆起带近30年景观格局变化及驱动力分析

松辽分水岭的隆起对松辽平原的环境和景观格局变化产生了重大影响,分析其隆起带的景观格局变化及驱动力对松辽盆地的局地气候和环境变化研究有重要的意义.以松辽分水岭隆起带为研究对象,基于研究区近30年的遥感影像解译数据,采用景观指数、主成分分析等理论和方法,分析了该区的景观格局演变规律及其驱动力.结果表明,松辽分水岭隆起带景观...     

我国近10年林火时空分布格局及原因分析

基于全国2010-2019年的森林火灾数据,结合地形起伏和林火损伤面积占比等数据,对我国林火灾害时空分布特点进行分析,研究结果表明,全国近10年的林火时间上总体呈逐年递减的趋势,但在2013年和2017年有所回升.空间分布上以西南部、中南部居多,东北部次之,东南部较少.地形和气候是影响林火灾害发生率的主要自然因素,此外...     

长江经济带耕地碳排放时空格局演变及其影响因素

为厘清耕地绿色利用状况,采用IPCC碳排放系数法测算2000—2020年长江经济带129个地级市耕地碳排放,利用空间自相关分析揭示耕地碳排放时空特征演化,运用LMDI模型分解各影响因素的贡献。结果表明,2000—2020年长江经济带耕地碳排放量在时间上呈下降趋势,呈“保持稳定—快速增长—缓慢增长—缓慢下降”四个阶段;在空间上呈中、东部高,西部低的态势,存在显著的全局空间自相关,局部高-高聚集区分布于长江中下游地区,低-高聚集区分布于中游地区,低-低聚集区则主要分布于上游地区;区域内农业碳排放的促进因素是农业经济水平,抑制因素主要是农业生产效率,其次是农业生产结构,最后是农业劳动力规模。为此,长江经济带耕地碳排放的时空差异显著,各地区应因地制宜制定碳减排策略和土地利用管制规划,提升农业生产效率,优化农业种植结构,加强区域联动,推进低碳农业协同发展。     

永登县景观格局现状及其驱动力分析

以三大高原的交汇地永登县为研究对象,在RS、GIS技术支持下,对永登县2009年Landsat TM影像进行解译得到景观类型现状数据,利用FRAGSTATS软件获得景观格局指数,进而分析永登县景观格局现状,并对景观格局的形成演化进行了驱动力分析。结果表明:永登县景观优势度较高,多样性低,草地和耕地占主导优势,草地是永登县的基质景观。各景观的分维值均较低,斑块形状简单。建设及工矿用地破碎化最为明显,分布分散;草地和平原旱地各自斑块间分布紧密,破碎度和分离度均较低。永登县景观格局的形成演化主要受到气候、地貌、土壤等自然因素及人口增长、政策变动、经济发展等社会经济因素的影响。     

淮北平原农业区耕地面积时空格局演变与驱动力分析

[目的]探索安徽淮北平原农业区耕地面积的时空格局演变及其驱动力,为保障区域耕地资源可持续利用与管理提供科学依据.[方法]根据2000~2013年相关统计资料,采用耕地动态度、耕地指数及耕地重心模型对淮北平原农业区的耕地面积时空格局演变进行研究,并运用主成分分析法对其耕地面积时空格局演变的驱动力进行分析.[结果](1)2000~2013年淮北平原农业区总耕地面积及其大部分县(区)耕地面积小幅减少,其余部分市辖区耕地面积有一定增加;(2)淮北平原农业区的耕地在空间上呈西多东少的分布格局,2000~2013年耕地重心总体上从西北向东南方向转移,但迁移幅度不明显,并未影响研究区西多东少的分布格局;(3)主成分分析结果表明淮北平原农业区耕地面积时空格局演变的主要驱动力为社会经济与城镇化、农业生产能力和灾变.[建议]加强现有耕地资源的保护力度,合理开发后备土地资源;依靠科技提升农业生产能力,完善土地管理政策,保障农户切身利益;控制人口数量,树立耕地资源危机意识.     

近10年青海省水资源利用时空格局分布

以青海省市级行政区为研究对象,综合重心分析模型、相对变化率、水资源利用效率等分析方法,从研究水资源时序移动轨迹、利用结构变化及水资源利用效率时空变化等三方面,探析2007—2016年青海省水资源利用时空格局特征。结果表明,受降雨、温度等因素影响,青海省水资源总量重心偏离几何重心,各年的重心移动轨迹具有不稳定性;水资源用量重心与GDP重心总体偏离几何重心的方向一致,年际移动轨迹呈"一"字形;全省用水总量空间变化幅度相对较小,人均用水量空间变化幅度较大;不同类型用水空间变化呈差异化,除生活用水变化幅度最小,其他类型用水空间变化幅度较大,各州市用水结构仍处于调整阶段;各州市的水资源利用效率时序变化呈多样化,分为增长型、下降型、变化幅度不明显型3种类型,全省过半的区域仍处于水资源利用效率较低效型及以下水平。     

近二十年中国冬小麦收获指数时空格局

【目的】揭示近20年中国冬小麦收获指数的总体状况、时空格局和主要影响因子。【方法】利用冬小麦农业气象观测站观测资料,采用统计分析方法,计算中国冬小麦收获指数和相关统计参数;分析冬小麦主产省中时间序列完整(1982—2005年)站点收获指数的年际变化趋势,以及收获指数与产量构成因子、秸秆产量的相关关系。【结果】近20年来,中国冬小麦收获指数总体平均值为0.409(±0.069,n=1522);20世纪80年代为0.378(±0.061,n=428),90年代为0.408(±0.070,n=657),当前为0.440(±0.062,n=437);冬小麦主产省河南、河北和山东的收获指数平均值分别为0.408、0.417和0.410。1982—2005年间,上述冬小麦主产省收获指数在时间序列上显著增加,其中以河南(0.066/10a)最高,山东(0.044/10a)次之,河北(0.032/10a)最小。偏相关分析表明,收获指数与有效穗数、穗粒数和千粒重均呈极显著正相关,收获指数与秸秆产量的偏相关系数最大,与千粒重的相关系数最小,与有效穗数和穗粒数的相关系数介于两者中间,但具有区域差异。【结论】中国冬小麦收获指数表现出明显的时空变化特征。中国冬小麦收获指数增加的主要原因在于秸秆绝对产量的下降,千粒重增加对收获指数的贡献最小,有效穗数和穗粒数对收获指数的贡献介于前两者之间,其贡献率大小有区域差异性。     

近15年黄土高原植被物候时空变化特征分析

【目的】黄土高原处于从湿润向干旱过渡、从森林向草原过渡、从农业向牧业过渡的地区,是中国气候变化与农业发展的敏感地带,针对此区域的地表植被覆盖物候特征研究,对于该地区农业生产、环境保护和生态建设具有重要的指示意义。通过分析不同时间序列、不同海拔高度与水热条件下植被物候趋势的差异,以期为黄土高原当前的农业生态环境建设与可持续发展提供有用的理论支撑与决策依据。【方法】基于1998—2012年SPOT VEGETATION旬值NDVI数据,并结合谐波分析法、线性趋势等方法对黄土高原各年植被物候特征值进行了确定,并分析了物候的变化趋势。【结果】(1)1998—2012年,生长季始期平均每年提前0.9d。生长季末期平均每年推迟约0.8d。在生长季始期提前和末期推迟的作用下,生长季长度平均每年延长1.7d。(2)黄土高原水热组合直接影响植被物候的空间差异性,植被生长的限制性气温为9℃,限制性降水分别为475mm与540mm,限制性海拔为1750m。(3)植被生长季长度趋势与海拔和气温的空间偏相关系数分别为0.0591和0.0139,与降水的空间偏相关系数为-0.0174,三要素与生长季始期趋势的相关程度较与生长季末期趋势强。【结论】黄土高原植被物候特征趋势明显且稳定的区域主要分布在陕北高原与晋中北山地区。西北部干旱区荒漠草原区,物候变化主要受气温控制。半干旱地区农业与草原区,物候变化主要受到降水量控制。汾渭盆地农业区,物候变化受水热共同作用。水热的差异对秦巴山地阔叶林区植被物候的影响不明显。海拔对黄土高原植被物候变化趋势上的影响不明显。生长季长度趋势在生长季始期和生长季末期的共同作用下随海拔和气温的增加的延长趋势增强,随降水增加的缩短趋势增强。同种植被物候趋势随海拔、降水、气温的变化特征具有一致性,生长季始期的变化特征对于植被生长季长度变化影响较生长季末期强。